昨天与同事讨论JavaScript 的异步编程，异步（Asynchronous, async）是与同步（Synchronous, sync）相对的概念。在计算机传统单线程编程中，程序的运行是同步的，这里的同步不意味着所有步骤同时运行，而是指步骤在一个控制流序列中按顺序执行，而一个异步过程的执行将不再与原有的序列有顺序关系，通俗地讲异步就是从主线程发射一个子线程来完成任务。那么PLC中有没有同步和异步的概念呢？可能很多工程师一直在使用PLC，但是并没有注意到，其实PLC也是有同步和异步概念的，下面就简单介绍一下PLC中的同步和异步。

对于PLC的同步和异步，都是相对于PLC的主循环的，例如OB1或者OB35，这里需要注意OB35是中断而不是异步执行，中断的是主循环，然后运行OB35程序，运行完了再返回到OB1，OB1+OB35运行的程序还是主循环。程序的同步执行是按照顺序执行一个个的功能（感觉这里不能叫做指令，虽然有异步操作指令，但是在每一个PLC扫描周期都是运行的，否则不知道异步操作的结果了），如图1所示。

图1

异步执行是与主循环同时执行的，如图2所示。异步执行的时间可能是多个主CPU的扫描周期，也就是说在多个主循环后才返回结果。

图2

  在编写程序时可能不经意就使用到了异步指令，只是没有注意到，例如使用定时器与计数器指令。按照同步执行的原则，在程序中使用定时器，例如5秒，在程序扫描到定时器指令时开始计时，只有等待5秒以后才能执行后续的程序，这样是不行的。所以定时器是异步执行的，当程序扫描到定时器指令时开始计时，定时器自己按照参数的设定进行计时，这个过程与主CPU扫描是无关的。那么下一个扫描周期主CPU是否还执行定时器指令？这个是肯定的，主要是主CPU还要实时监控定时器的状态，例如是否计时完成、还剩余多长时间等，此外主CPU还可以对计时过程进行干预，例如暂停或者停止计时等。

   从定时器可以看到，计时的工作完全由定时器独立完成，这说明定时器本身带有独立的处理器，所以说程序异步执行就是主CPU与各个独立的子CPU间进行的通信（输出：发出命令；输入：返回状态），所以程序才能并行运行，任务的异步执行不占用主CPU的资源。这里可以想一想哪些模块是独立于主CPU运行的？例如高速计数器、通信模块、HF类型的IO模块、DP/PN主站和从站等，这些模块或者子模块都带有独立的处理器，如果主CPU需要访问这些模块就需要调用相应的指令，这些指令通常都是异步指令，例如SFC58/59、SFB52/53以及S7-1500的数据记录读写指令。

   既然异步指令相当于通信，所以常常一个扫描周期内不能执行完，所以不能在OB100中调用（我看到有在OB100中调用异步指令的，就是调用后监控返回状态，如果没有完成，跳转到开始，这样编程容易造成死循环）。

   同时执行异步指令的个数也是有数量限制的，例如调用SFC58/59，如果不考虑这些因素，可能会造成配置错误，例如S7-300的FM355模块，安装多个模块在分布式I/O站点上就不能正常工作，原因是操作该模块的指令中含有SFC58/59，手册上列出的是安装在中央机架上的数量，想当然理解为只要能配置就没有问题，到现场就会出问题（软件能配置是因为可以实现其它的功能，而不是所有功能）。为什么在中央机架上可以安装更多的模块呢？原因就是不是所有的异步指令都是异步执行的，模块安装在分布式I/O站点上，CPU访问该模块调用的异步指令是异步执行的，而模块安装在主机架上，调用异步指令执行的是半异步操作，就是一个周期可以得到返回状态。所以要注意模块在分布式I/O站点上的安装数量。有个简单方法可以判断模块在分布式I/O站点上的安装数量是否受到限制，如果主CPU与模块是通过I/O地址区交换数据的，则可以不用考虑异步指令的限制，因为实际上没有调用异步指令；如果主CPU与模块是通过程序块通信的，可以在程序块的属性中查看是否包含异步指令，如果没有就是通过I/O地址区通信的（为了便于使用，程序块重新封装用于交换数据），不用考虑个数的限制了，但是还要注意槽号和背板电源的限制。有些限制条件在S7-300/400样本中列出来了，但是在S7-1500的样本中有点没有列出，所以在方案配置时还要留一下心。